微機(jī)保護(hù)第四章

1、第四章第四章 提高微機(jī)繼電保護(hù)提高微機(jī)繼電保護(hù) 可靠性的措施可靠性的措施 可靠性是對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求之一。它包括兩個(gè)方面-不誤動(dòng)和不拒動(dòng)可靠性和很多因素有關(guān)，例如保護(hù)的原理、工藝和運(yùn)行維護(hù)水平等這里將著重討論由于應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)而帶來的兩個(gè)問題一是微機(jī)保護(hù)的抗干擾問題，二是裝置內(nèi)部元件出現(xiàn)損壞時(shí)的對(duì)就元件損壞來說，微機(jī)保護(hù)有明顯的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槭褂梦C(jī)后，元件數(shù)量大大減小，而且大規(guī)模集成電路芯片在各領(lǐng)域大量使用的實(shí)踐已證明損壞率是很低的，特別是微機(jī)保護(hù)可以實(shí)現(xiàn)高級(jí)的在線自動(dòng)檢測(cè)，在絕大多數(shù)情況下，元件損壞都能被自動(dòng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，并且發(fā)出警報(bào)，不會(huì)引起保護(hù)誤動(dòng)作。 繼電保護(hù)裝置工作環(huán)境中的干擾是嚴(yán)重

2、的，這些干擾的特點(diǎn)是頻率高、幅度大，因而可以順利通過各種分布電容的耦合；另一方面這些干擾持續(xù)時(shí)間短。 模擬式靜態(tài)保護(hù)裝置可以用延時(shí)來躲過這些干擾，而微機(jī)保護(hù)由于計(jì)算機(jī)的工作是在時(shí)鐘節(jié)拍的嚴(yán)格控制下以較高速度同步進(jìn)行的，不能簡(jiǎn)單的設(shè)置延時(shí)電路這就增加了干擾問題的嚴(yán)重性所以，提高微機(jī)保護(hù)裝置可靠性的重點(diǎn)在抗干擾上 6.1 干擾來源和竄入微機(jī)干擾來源和竄入微機(jī) 弱電系統(tǒng)的途徑弱電系統(tǒng)的途徑 干擾產(chǎn)生于干擾源。有的干擾來自外部，有的干擾來自內(nèi)部。外部干擾是指那些與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無關(guān)而是由使用條件和外部環(huán)境因素所決定的干擾。內(nèi)部干擾是指由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、元件布局和生產(chǎn)工藝等所決定的干擾。外部干擾主要有其它物體和設(shè)備

3、輻射的電磁波產(chǎn)生的強(qiáng)電場(chǎng)或強(qiáng)磁場(chǎng)以及來自電源的工頻干擾等等；內(nèi)部干擾主要有雜散電感和電容的結(jié)合引起的不同信號(hào)感應(yīng)、長(zhǎng)線（對(duì)高頻信號(hào)而言）傳輸造成電磁波的反射、多點(diǎn)接地造成的電位差干擾等等。 從物理角度分析來看，外部干擾和內(nèi)部干擾具有相同的物理性質(zhì)，其消除及抑制的方法沒有本質(zhì)區(qū)別。就裝置而言，它們的不同之處在于內(nèi)部干擾源可以在設(shè)計(jì)和調(diào)試中使之盡量減少，而對(duì)外部干擾源只能通過合理的措施將它“拒之門外”?？偟膩碚f，由于干擾源多種多樣，應(yīng)有針對(duì)性地采用不同方法來克服。 （1）干擾源 （2）干擾形式 一般認(rèn)為，干擾形式有兩種，一般認(rèn)為，干擾形式有兩種，即橫（差）模干擾和共模干擾。即橫（差）模干擾和共模干

4、擾。 1 1）差模干擾）差模干擾 差模干擾是串聯(lián)于信號(hào)源之中的干擾，即串聯(lián)干擾，其產(chǎn)生情況如圖39所示，其中Un表示差模干擾電壓，Us表示信號(hào)源。差模干擾的原因主要是由于各信號(hào)線對(duì)干擾源的相對(duì)位置不對(duì)稱而引起以及長(zhǎng)線傳輸?shù)幕ジ?、分布電容的相互干擾以及工頻干擾等。 圖39 差模干擾示意圖 2）共模干擾）共模干擾 共模干擾是引起回路對(duì)地電位發(fā)生變化的干擾，即對(duì)地干擾，其產(chǎn)生情況如圖40所示，其中UN表示共模干擾電壓。 共模干擾可為直流，亦可為交流，它是造成微機(jī)保護(hù)裝置損壞或工作不正常的重要原因。 消除共模干擾的方法主要有：浮空隔離技術(shù)；雙層屏蔽技術(shù)；系統(tǒng)一點(diǎn)接地；低阻匹配傳輸、電流傳輸代替電壓傳輸

5、；采用隔離變壓器；采用光電耦合芯片。 圖40 共模干擾示意圖 圖41是差模干擾與共模干擾對(duì)有效信號(hào)的影響示意圖，其中圖41（a）為差模干擾迭加在一直流信號(hào)上的波形，圖41（b）為共模干擾改變了地電位后的波形，圖41（c）為差模干擾和共模同時(shí)干擾的選加波形。 因?yàn)槲C(jī)保護(hù)各模擬量輸入回路都首先要經(jīng)過一個(gè)防止頻率混疊的模擬低通濾波器，它能很好地吸收差模浪涌為了減小作用在裝置對(duì)外引線端子和機(jī)殼之間的共模干擾，硬件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使微機(jī)保護(hù)各外接端子同微機(jī)弱電系統(tǒng)之間都沒有電的聯(lián)系。 表2中所示為各種外接端子同 微機(jī)弱電系統(tǒng)之間的隔離方法。 端子種類 隔離措施 端子種類 隔離措施 交流輸入 端子 電壓形成回路

6、中的小變壓器隔離，一次和二次線圈間有屏蔽層 開關(guān)量輸 出端子光電隔離和繼電器線圈與接地之間隔離 開關(guān)量輸 入端子 光電隔離 直流電源 端子 逆變電源中的高頻變壓器隔離，線圈間有蔽層 這樣，似乎共模干擾不會(huì)侵入微機(jī)的弱電系統(tǒng)這樣，似乎共模干擾不會(huì)侵入微機(jī)的弱電系統(tǒng)了，但實(shí)際上由于共模浪涌頻率高、前沿陡的特點(diǎn)了，但實(shí)際上由于共模浪涌頻率高、前沿陡的特點(diǎn)使它可以順利通過電路的各種分布電容而竄入弱電使它可以順利通過電路的各種分布電容而竄入弱電系統(tǒng)。而浪涌的幅度可能很大，微弱的耦合也可能系統(tǒng)。而浪涌的幅度可能很大，微弱的耦合也可能足以造成微機(jī)工作出錯(cuò)因此除了表中所示隔離措足以造成微機(jī)工作出錯(cuò)因此除了表中

7、所示隔離措施之外，在保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)布局方面必須十分謹(jǐn)施之外，在保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)布局方面必須十分謹(jǐn)慎例如應(yīng)當(dāng)將弱電系統(tǒng)的插件遠(yuǎn)離同外接端子有慎例如應(yīng)當(dāng)將弱電系統(tǒng)的插件遠(yuǎn)離同外接端子有直接聯(lián)系的各插件（電壓形成回路，開關(guān)量輸入和直接聯(lián)系的各插件（電壓形成回路，開關(guān)量輸入和輸出回路等）并且裝置后底板的配線也應(yīng)當(dāng)使強(qiáng)輸出回路等）并且裝置后底板的配線也應(yīng)當(dāng)使強(qiáng)電和弱電嚴(yán)格分開這樣安排后，外接端子所引入電和弱電嚴(yán)格分開這樣安排后，外接端子所引入的共模干擾浪涌基本上不會(huì)通過分布電容影響微機(jī)的共模干擾浪涌基本上不會(huì)通過分布電容影響微機(jī)弱電系統(tǒng)的工作。弱電系統(tǒng)的工作。 除此之外還有一條不可避免的耦合途徑即微除此之

8、外還有一條不可避免的耦合途徑即微機(jī)保護(hù)的弱電電源線因?yàn)槿蹼婋娫淳€和干擾源機(jī)保護(hù)的弱電電源線因?yàn)槿蹼婋娫淳€和干擾源之間總有一定的耦合，而它又直接連到微機(jī)的各之間總有一定的耦合，而它又直接連到微機(jī)的各個(gè)部分，所以它是一個(gè)傳遞干擾的主要途徑個(gè)部分，所以它是一個(gè)傳遞干擾的主要途徑 由于弱電電源線（一般是由于弱電電源線（一般是5V）及其零線之）及其零線之間都接有一定容量的電容器，同時(shí)每個(gè)插件入口間都接有一定容量的電容器，同時(shí)每個(gè)插件入口和每個(gè)芯片的電源和每個(gè)芯片的電源“”“”“”之間通常也都接之間通常也都接有電容器，所以電源線有電容器，所以電源線“”“”“之間對(duì)高頻之間對(duì)高頻浪涌干擾可以認(rèn)為是短路的，通

9、過電源線傳遞的浪涌干擾可以認(rèn)為是短路的，通過電源線傳遞的不是作用在兩個(gè)電源線不是作用在兩個(gè)電源線“”“”“”之間的干擾，之間的干擾，而是作用在電源線和機(jī)殼之間的共模干擾對(duì)此而是作用在電源線和機(jī)殼之間的共模干擾對(duì)此干擾也應(yīng)加以注意干擾也應(yīng)加以注意 6.2 干擾對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置干擾對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置 的影響的影響 國(guó)內(nèi)外對(duì)靜態(tài)繼電器的干擾來源所作的大量研究國(guó)內(nèi)外對(duì)靜態(tài)繼電器的干擾來源所作的大量研究表明，裝置的內(nèi)部干擾主要由內(nèi)部繼電器的切換等原表明，裝置的內(nèi)部干擾主要由內(nèi)部繼電器的切換等原因引起；而外部干擾主要是由裝置的端子排從外界引因引起；而外部干擾主要是由裝置的端子排從外界引入的浪涌電壓。也就是說，裝

10、置所有的輸入輸出線、入的浪涌電壓。也就是說，裝置所有的輸入輸出線、電源線、地線（包括機(jī)殼）均會(huì)引入干擾電源線、地線（包括機(jī)殼）均會(huì)引入干擾 這個(gè)結(jié)論同樣適用于微機(jī)保護(hù)裝置微機(jī)保護(hù)裝這個(gè)結(jié)論同樣適用于微機(jī)保護(hù)裝置微機(jī)保護(hù)裝置既有作為核心部分的數(shù)字部件又有作為外圍部分的置既有作為核心部分的數(shù)字部件又有作為外圍部分的模擬部件（如出口繼電器、驅(qū)動(dòng)電路等）干擾對(duì)模模擬部件（如出口繼電器、驅(qū)動(dòng)電路等）干擾對(duì)模擬電路和數(shù)字部件所造成的后果是不同的模擬電路擬電路和數(shù)字部件所造成的后果是不同的模擬電路在干擾作用下往往使開關(guān)電路誤翻轉(zhuǎn)，在沒有完善閉在干擾作用下往往使開關(guān)電路誤翻轉(zhuǎn)，在沒有完善閉鎖措施時(shí)將會(huì)導(dǎo)致誤操

11、作；數(shù)字電路受干擾作用往往鎖措施時(shí)將會(huì)導(dǎo)致誤操作；數(shù)字電路受干擾作用往往造成數(shù)據(jù)或地址傳送錯(cuò)誤，從而導(dǎo)致微機(jī)運(yùn)行故障或造成數(shù)據(jù)或地址傳送錯(cuò)誤，從而導(dǎo)致微機(jī)運(yùn)行故障或功能障礙，也能引起保護(hù)的不正確動(dòng)作功能障礙，也能引起保護(hù)的不正確動(dòng)作 干擾對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置的影響主要干擾對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （l）計(jì)算或邏輯錯(cuò)誤）計(jì)算或邏輯錯(cuò)誤 微機(jī)保護(hù)中的輸出數(shù)據(jù)、計(jì)算中間結(jié)果和控制標(biāo)志字都放在隨機(jī)存貯器RAM中，強(qiáng)干擾引起RAM數(shù)據(jù)發(fā)生改變是可能的。另外，當(dāng)CPU正在讀（或?qū)懀┮粋€(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)線或地址線受干擾發(fā)生改變，就會(huì)造成讀（或?qū)懀┮粋€(gè)壞數(shù)據(jù)或者對(duì)一個(gè)錯(cuò)誤的地址讀

12、（或?qū)懀┤绻@是一個(gè)中間結(jié)果或者采樣數(shù)據(jù)，就會(huì)造成計(jì)算錯(cuò)誤，如果這是一個(gè)標(biāo)志字，就會(huì)造成邏輯紊亂，這都有可能引起裝置誤動(dòng)或拒動(dòng) （2）程序運(yùn)行出軌）程序運(yùn)行出軌 這是指由于隨機(jī)干擾破壞了程序執(zhí)行的正常順序而造成程序執(zhí)行卡死的現(xiàn)象例如，當(dāng)CPU正通過地址總線送出一個(gè)地址以便從EPROM獲取指令操作碼。如果由于干擾使傳送地址出錯(cuò)，它將從一個(gè)錯(cuò)誤的地址取得一個(gè)錯(cuò)誤的操作碼。如果這個(gè)誤碼CPU不認(rèn)識(shí)，程序運(yùn)行將發(fā)生中斷；如果這個(gè)錯(cuò)誤碼是可執(zhí)行碼，那么在執(zhí)行了一系列非預(yù)期指令后往往最終碰到一個(gè)CPU不認(rèn)識(shí)的指令操作碼而停止工作。由此看出，在程序運(yùn)行出軌后引起誤動(dòng)作的概率是很小的，但會(huì)造成CPU停止執(zhí)行繼

13、電保護(hù)的規(guī)定任務(wù)，再發(fā)生系統(tǒng)故障時(shí)，保護(hù)將拒動(dòng)。 （3）元件損壞）元件損壞 嚴(yán)重的干擾還可能造成元件損壞 6.3 抗干擾措施抗干擾措施 最重要的抗干擾措施是防止干擾進(jìn)入微機(jī)弱電系統(tǒng)，也就是前面介紹過的各種隔離、屏蔽、合理布局和配線以及減弱電源線傳遞干擾等方法。這些措施是有效的 合理的硬件設(shè)計(jì)可以做到干擾不會(huì)引起微機(jī)的工作錯(cuò)誤以上可以說是抗干擾的第一道防線。而下面要介紹的抗干擾措施可以稱作第二道防線。就是說萬一干擾突破了第一道防線，造成了微機(jī)工作出錯(cuò)，也決不能允許它導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)作或拒動(dòng)，而應(yīng)能自動(dòng)地糾正針對(duì)各種不同的出錯(cuò)情況，可以分別采取以下措施。 （1）對(duì)輸入采樣值的抗干擾糾錯(cuò)）對(duì)輸入采樣值的

14、抗干擾糾錯(cuò) 保護(hù)裝置的模擬輸入量之間存在著某些可以利用的規(guī)律例如，三相電流和零序電流之間有： 上式提供了一個(gè)判別各采樣值是否可信的方便的依據(jù)可以對(duì)每一次采樣值都進(jìn)行一次分析，只有在滿足公式的前提下才允許這一組采樣值保存并提供給CPU作進(jìn)一步的處理如果由于干擾導(dǎo)致輸入采樣值出錯(cuò)，可以取消不能通過檢查的采樣值，等干擾脈沖過去，數(shù)據(jù)恢復(fù)正常后再恢復(fù)工作這相當(dāng)于晶體管保護(hù)在第一級(jí)觸發(fā)器設(shè)置一個(gè)延時(shí)躲開干擾的方法，不同點(diǎn)是微機(jī)保護(hù)的延時(shí)不是固定的，更加靈活。 順便指出，求和檢查不僅可以抗干擾，還可以用來發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件損壞故障例如，有一個(gè)采樣芯片損壞，此時(shí)將連續(xù)多次發(fā)現(xiàn)采樣值不符合公式所示的關(guān)系，

15、微機(jī)保護(hù)將報(bào)警和采取相應(yīng)的措施，不會(huì)引起保護(hù)誤動(dòng)。 如果對(duì)每相電流以及電流和回路各設(shè)有一個(gè)采樣通道，而且四個(gè)量都在同一時(shí)刻采樣，則對(duì)任一次采樣時(shí)刻k，都應(yīng)滿足： （2）運(yùn)算過程的校核糾偏）運(yùn)算過程的校核糾偏 針對(duì)CPU在運(yùn)算過程中可能因強(qiáng)大的干擾而導(dǎo)致運(yùn)算出錯(cuò)的問題，可以將整個(gè)運(yùn)算進(jìn)行兩次，以核對(duì)運(yùn)算是否有誤這種校對(duì)可以有兩種做法。一是在運(yùn)算結(jié)束后，由程序安排使CPU先把運(yùn)算結(jié)果暫存起來，再利用同樣的原始數(shù)據(jù)，按同樣的運(yùn)算式再算一遍，并同前一次計(jì)算結(jié)果比較，兩次的計(jì)算結(jié)果應(yīng)當(dāng)完全一樣這種核對(duì)可以很有效的查出因干擾而造成的運(yùn)算出錯(cuò)如果兩次結(jié)果不一樣，則再算，三取二表決，或直到兩次結(jié)果一樣。另一種

16、做法是連續(xù)的兩次計(jì)算不利用完全相同的原始數(shù)據(jù)，而當(dāng)?shù)诙斡?jì)算時(shí)將算法所依據(jù)的數(shù)據(jù)窗順移一個(gè)采樣值 例如，算法要求的數(shù)據(jù)窗長(zhǎng)度為Nl點(diǎn)，第一次計(jì)算利用X(k),X(k-1) X(k-N)，第二次則利用X(k+1),X(k) X(k-N+1)。正常時(shí)，這兩次結(jié)果不會(huì)完全一樣,但阻抗、電流、電壓等電氣量有效值的計(jì)算結(jié)果應(yīng)當(dāng)十分接近第二種做法不僅可以排除干擾造成的運(yùn)算出錯(cuò)，也對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了進(jìn)一步的把關(guān)。 （3）出口的閉鎖）出口的閉鎖 前面已提到，在干擾造成程序出格后，CPU可能執(zhí)行一系列非預(yù)期的指令。如不采取措施，則在此過程中不是沒有可能碰到一條非預(yù)期的指令正好是跳閘指令而使保護(hù)誤動(dòng)作。防止這種誤動(dòng)

17、作的措施是在設(shè)計(jì)出口跳閘回路的硬件時(shí)應(yīng)當(dāng)使該回路必須在連續(xù)執(zhí)行幾條指令后才能出口，不允許一條指令就出口 前面介紹的開關(guān)量輸出回路圖中，每一個(gè)開關(guān)量輸出都通過一個(gè)與非門控制，要在與非門的兩個(gè)輸人端都滿足條件時(shí)才驅(qū)動(dòng)光電器件。而在初始化時(shí)這個(gè)與非門的兩個(gè)輸入端都被置成相反的狀態(tài)對(duì)于跳閘出口等重要的開關(guān)量輸出回路，這些與非門的兩個(gè)輸入端還應(yīng)當(dāng)接至兩個(gè)不同的端口，使這兩個(gè)輸入條件不可能用一條指令同時(shí)改變 這一原理正像一個(gè)保險(xiǎn)柜的暗碼鎖，暗碼越長(zhǎng)，不知道暗碼的人隨機(jī)地?fù)軇?dòng)而打開的可能性就越小。 采取上述措采取上述措施后雖可大大減施后雖可大大減小非預(yù)期的指令小非預(yù)期的指令造成跳閘條件的造成跳閘條件的或然率

18、，但仍然或然率，但仍然有可能在程序出有可能在程序出格后，非預(yù)期地格后，非預(yù)期地執(zhí)行一條轉(zhuǎn)移指執(zhí)行一條轉(zhuǎn)移指令，正好轉(zhuǎn)移到令，正好轉(zhuǎn)移到跳閘程序段的入跳閘程序段的入口，造成誤跳閘。口，造成誤跳閘。為此還可以將跳為此還可以將跳閘程序段按圖閘程序段按圖42安排安排 圖42 跳閘程序的閉鎖 將跳閘條件分成兩部分，跳閘指令一和跳閘指令二，必須在執(zhí)行這兩部分指令后才構(gòu)成跳閘條件。同時(shí)，還在這兩部分指令之間插入一段核對(duì)程序，檢查在 RAM區(qū)存放的某些標(biāo)志字當(dāng)保護(hù)裝置通過正常途徑進(jìn)入跳閘之前，在其前面的程序段中必須給相應(yīng)的標(biāo)志字賦值（例如，起動(dòng)元件已起動(dòng)或測(cè)量元件判斷故障在區(qū)內(nèi)等），以便CPU通過核對(duì)這些標(biāo)志

19、字來判別是合理的跳閘還是由于程序出格而錯(cuò)誤地進(jìn)入跳閘程序。前者可以通過檢查而繼續(xù)執(zhí)行跳閘指令二，發(fā)出跳閘脈沖，后者CPU將轉(zhuǎn)至重新初始化，從程序出格狀態(tài)恢復(fù)正常運(yùn)行 如果程序出格后，非預(yù)期地轉(zhuǎn)至跳閘程序段的中間某一地址，例如，從圖42的A點(diǎn)進(jìn)入，經(jīng)核對(duì)發(fā)現(xiàn)標(biāo)志字的錯(cuò)誤而使程序重新復(fù)位運(yùn)行，保護(hù)不會(huì)誤跳閘。這一出口的閉鎖措施和晶體管保護(hù)用第一級(jí)觸發(fā)器來閉鎖本級(jí)跳閘出口的思想類似，只是微機(jī)保護(hù)用軟件實(shí)現(xiàn)更加靈活 應(yīng)當(dāng)指出，實(shí)際上即使不采取以上閉鎖措施，微機(jī)保護(hù)在程序出格后造成誤跳閘的或然率已經(jīng)很小，但是采取這些措施后所花代價(jià)很小卻可以更進(jìn)一步減小誤動(dòng)的機(jī)率 （4）程序出格的自恢復(fù)（看門狗）程序出格

20、的自恢復(fù)（看門狗） 萬一在強(qiáng)大的干擾下造成了微機(jī)程序出格，除了上面提到的出口閉鎖措施以防止保護(hù)誤動(dòng)外，還希望能迅速發(fā)現(xiàn)程序出格，并能自動(dòng)地使其重新恢復(fù)正常，以免被保護(hù)對(duì)象發(fā)生故障時(shí)保護(hù)拒動(dòng)但此時(shí)任何軟件措施都無濟(jì)于事，因?yàn)镃PU已不再按預(yù)定的程序工作，因此必須用專用的硬件電路來檢測(cè)程序出格，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恢復(fù)正常 圖43 程序出格的自恢復(fù)電路 圖43示出了一種硬件自恢復(fù)電路的方案。其中A點(diǎn)接至微機(jī)保護(hù)硬件電路的某一點(diǎn)，例如并行接口的某一輸出端口位。當(dāng)程序沒有出格時(shí)，由軟件安排使該點(diǎn)電位按一定的周期T在“1”和“0”之間周期性地變化A點(diǎn)分兩路，一路經(jīng)反相器，另一路不經(jīng)反相器，分別接至兩個(gè)瞬時(shí)返還而延

21、時(shí)t1動(dòng)作的元件延時(shí)元件的輸出接至“或”門的兩個(gè)輸入端延時(shí)時(shí)間t1應(yīng)比A點(diǎn)電位變化的周期T長(zhǎng)，因此，在正常時(shí)兩個(gè)延時(shí)元件都不會(huì)動(dòng)作，“或”門輸出為“0”。一旦程序出格，A點(diǎn)電位停止變化，不論它停在“1”態(tài)還是“0”態(tài)，兩個(gè)延時(shí)元件中總有一個(gè)動(dòng)作，動(dòng)作后通過”或”門起動(dòng)單穩(wěn)觸發(fā)器，觸發(fā)器的輸出脈沖接至CPU的復(fù)位端（RESET），因而使保護(hù)裝置重新初始化，恢復(fù)正常工作。 這個(gè)電路不僅可用于對(duì)付程序出格，還可以用于在裝置主要元件（例如CPU）損壞而停止工作時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)因?yàn)樵谶@種情況下，單穩(wěn)觸發(fā)器發(fā)出復(fù)位脈沖后，不能使A點(diǎn)電位恢復(fù)至周期性變化狀態(tài)，這時(shí)將通過t2延時(shí)后發(fā)出告警信號(hào)如果在被保護(hù)對(duì)象無

22、事故時(shí)發(fā)生程序出格，裝置能自動(dòng)恢復(fù)正常，無任何危害即使在被保護(hù)對(duì)象發(fā)生內(nèi)部故障的同時(shí)發(fā)生程序出格，利用這種電路也可以很快恢復(fù)CPU工作，只是使保護(hù)略帶延時(shí)動(dòng)作而不致造成越級(jí)有些單片機(jī)自身帶有所謂的“看門狗”即監(jiān)視定時(shí)器。 6.4 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)（自檢）自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)（自檢） 提高微機(jī)保護(hù)可靠性的另一重要課提高微機(jī)保護(hù)可靠性的另一重要課題是研究裝置內(nèi)部有元件損壞時(shí)的后果題是研究裝置內(nèi)部有元件損壞時(shí)的后果及對(duì)策從可靠性的角度希望能做到任及對(duì)策從可靠性的角度希望能做到任一元件損壞時(shí)都不會(huì)引起誤動(dòng)作，并且一元件損壞時(shí)都不會(huì)引起誤動(dòng)作，并且應(yīng)能立即自動(dòng)檢測(cè)到而發(fā)出警報(bào)，以便應(yīng)能立即自動(dòng)檢測(cè)到而發(fā)出警報(bào)，以便

23、及時(shí)得到相應(yīng)的處理，并防止由于元件及時(shí)得到相應(yīng)的處理，并防止由于元件損壞未被發(fā)現(xiàn)，使保護(hù)在應(yīng)該動(dòng)作時(shí)拒損壞未被發(fā)現(xiàn)，使保護(hù)在應(yīng)該動(dòng)作時(shí)拒動(dòng)動(dòng) 傳統(tǒng)保護(hù)裝置要實(shí)現(xiàn)經(jīng)常的、全面的在線自動(dòng)檢測(cè)是困難的。因?yàn)檫@類保護(hù)的各部分在正常運(yùn)行時(shí)都是“靜止”的，無法自動(dòng)檢測(cè)出正常時(shí)導(dǎo)通的三極管的短路或正常截止的三極管的開路這一類元件的損壞而微機(jī)保護(hù)是一種“動(dòng)態(tài)”系統(tǒng)，不論電力系統(tǒng)是否發(fā)生故障，其微機(jī)部分的硬件都處在同樣的工作狀態(tài)中，進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、傳送和運(yùn)算 因此，任何元件（指微機(jī)部分的元件）損壞都會(huì)在正常運(yùn)行時(shí)表現(xiàn)出來實(shí)際上，在正常運(yùn)行時(shí)CPU在兩個(gè)相鄰采樣間隔時(shí)間內(nèi)總有一些等待下一個(gè)采樣時(shí)刻到來的富裕時(shí)間，

24、因此還可以利用這一段時(shí)間循環(huán)地執(zhí)行一個(gè)自檢程序，對(duì)裝置各部份進(jìn)行檢測(cè)。通?？梢詼?zhǔn)確地查出損壞元件的部位，并打印出相應(yīng)的信息下面按損壞元件的種類分別討論自動(dòng)檢測(cè)的方法。 （1）RAM 對(duì)裝置RAM區(qū)的每一個(gè)地址，可以循環(huán)地按圖44進(jìn)行檢測(cè)。通過對(duì)該RAM地址寫人全“0”00H（H表示16進(jìn)制，這里假定是用8位機(jī)按字節(jié)檢測(cè)）和全“1”FFH檢測(cè)是否良好 應(yīng)當(dāng)注意對(duì)于某些存放重要標(biāo)志字的RAM地址的檢測(cè)不允許被中斷必須在最高優(yōu)先權(quán)級(jí)的中斷服務(wù)程序中進(jìn)行。 圖44 RAM自檢流程圖 （2） EPROM（EEPROM） 為了檢測(cè)固化在EPROM中的數(shù)碼（程序的指令或數(shù)據(jù)）是否改變，一種最簡(jiǎn)單的也是常用的

25、方法是累加和自檢。即將EPROM中存放的全部數(shù)碼按字節(jié)（或雙字節(jié)）累加，舍去累加過程中溢出的部分，保留累加結(jié)果的一個(gè)字節(jié)（或雙字節(jié)）和數(shù)同預(yù)先存放在EPROM中某地址的已知的和數(shù)進(jìn)行比較，以判斷固化的內(nèi)容是否改變累加和自檢，算法簡(jiǎn)單，執(zhí)行速度快，常用于EPROM的在線實(shí)時(shí)自檢 這種用和數(shù)是否改變來判別EPROM是否完好的方法雖然在理論上是不嚴(yán)密的（因?yàn)橛锌赡芡瑫r(shí)有兩位或幾位發(fā)生了變化而和數(shù)正好不變），但是考慮這種求和檢查是在一個(gè)很短的時(shí)間內(nèi)（通常不過幾十毫秒）周期性的不斷的循環(huán)進(jìn)行的，在這么短的時(shí)間內(nèi)EPROM中存放的內(nèi)容有幾處同時(shí)改變而和數(shù)不變的可能性是極小的。 除了求和方法以外，還可以采用

26、循環(huán)冗余碼方法。它是將每字節(jié)的每一位按一定的運(yùn)算公式累計(jì)運(yùn)算，最后得到一個(gè)數(shù)碼，供比較核對(duì)。大量的實(shí)踐證明用循環(huán)冗余碼（CRC）方法對(duì)EPROM內(nèi)容有變化時(shí)檢出率高但缺點(diǎn)是執(zhí)行速度慢，自檢需花費(fèi)很長(zhǎng)的CPU時(shí)間。 (3）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 這部分的檢測(cè)對(duì)象主要是采樣保持器、模擬量多路開關(guān)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器在前面介紹對(duì)輸入采樣值的抗干擾糾錯(cuò)方法時(shí)，已提到可以用各模擬量之間存在的規(guī)律來自動(dòng)檢測(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的損壞如果某一通道硬件損壞，將破壞這種規(guī)律而被檢測(cè)到。 （4）開關(guān)量輸入通道）開關(guān)量輸入通道 對(duì)開關(guān)量輸入通道的檢測(cè)主要是指對(duì)各光電耦合器件及傳送開關(guān)量的并行接口的檢測(cè)檢測(cè)的困難在于這些元件是靜

27、止的，因此如果外部常開接點(diǎn)輸入回路的光敏三極管開路，或者外部常閉接點(diǎn)的光敏三極管短路將不能被檢測(cè)出外部接點(diǎn)按功用可分為兩大類。一類是由人工操作的各種轉(zhuǎn)換開關(guān)，例如，工作方式切換等另一類是外部繼電器或自動(dòng)裝置的接點(diǎn) 對(duì)于第一類接點(diǎn)可以通過監(jiān)視來檢查。比如在沒有人為操作而是由于開關(guān)量輸入回路有元件損壞使微機(jī)感覺到開關(guān)量輸入有變化時(shí)，它可以發(fā)出呼喚信號(hào)，并打印出變化前后的開關(guān)量情況，以供核對(duì)如果工作人員操作而微機(jī)沒有響應(yīng)，或打印出的信息核對(duì)有誤，即可判斷開關(guān)量輸入通道有問題 對(duì)于第二類接點(diǎn)，例如，外部其他保護(hù)的出口接點(diǎn)，經(jīng)過開關(guān)量輸入給微機(jī)綜合重合閘裝置。在這種情況下既要考慮開關(guān)量輸入回路誤導(dǎo)通時(shí)的誤跳閘，又要考慮開關(guān)量輸入回路失靈未能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)而造成拒動(dòng)的問題為防止拒動(dòng)，對(duì)于重要的開關(guān)量輸入通道可以采用雙重化即一個(gè)外部